JPH0419909A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は誘電体磁器組成物に関し、特に積層コンデン
サなどの材料としで用いられる誘電体磁器組成物に関す
る。

（従来技術） 従来より、高誘電率で、誘電率温度変化の小さい誘電体
磁器組成物としては、たとえば、ＢａＴｉ　０３　　Ｂ
　ｉ　２０３　　Ｓ　ｎ　Ｏｚ系、ＢａＴｉＣ）＋ＢＩ
２０３　　ＴｉＯ２系、ＢａＴｉ０．、−Ｂｉ２０３−
ＺｒＯ□系およびＢａＴｉ０．−ＰｂＯ３ｎＯ□系のも
のがある。

これらの材料を積層セラミックコンデンサとして用いる
と、組成中にＢｉ２Ｏ３、ＰｂＯを含有しているため、
内部電極としては、焼結時にＢｉ２Ｏ３、ＰｂＯと反応
しないｐｔ系の金属を用いなければならなかった。とこ
ろが、このＰｔはもともと高価なものであり、積層コン
デンサの価格に占める割合が多く、積層コンデンサのコ
ストアンプの要因となっていた。また、ｐｔ系の金属で
は、抵抗値が高いため、大きな容量のものを得るに当た
っては内部電極の面積を大きくしなし」ればならなかっ
た。このことは積層コンデンサそのものの形状を大きく
することにつながり、小型化を阻むことになっていた。

一方、Ｂ　ｉ２０．　、ｐｂｏを含有しない組成として
、ＢａＴｉ０．−Ｎｂ２０５　　　Ｍ　ｎ　Ｏ２からな
るものがある。この組成のものは誘電率が高く、特に誘
電率の温度変化が著しく小さく、さらに高周波における
誘電正接が良好であるとされている。実際にはある特定
組成で、２０℃、１ｋＨｚ、ＩＶ　ｒｍｓの測定条件で
、誘電率εが２９６６、誘電正接ｔａｎδが６５　　（
Ｘｉ　Ｏ−’）　、誘電率ｓノ＞Ｂ。

変度化率ＴＣが＋２０℃を基準として一５５℃で５．５
％、＋１２５℃で＋１．２％（−７，３％）の特性のも
のが得られるとしている。また、この組成によるＩＭ）
Ｉｚの誘電正接ｔａｎδは１４４　　（Ｘ　１０−’）
であるとしている。

しかしながら、この組成のものは特に高周波における誘
電正接ｔａｎδを小さくすることを目的としたものであ
り、また焼成温度が１２８０〜１４００℃の範囲にある
ことから、上述したように積層コンデンサの材料として
用いるとすると、銀含有量の多いＡｇ／Ｐｄ内部電極を
使用することができないことなどの理由により、積層コ
ンデンサ用の材料としては未だ十分に満足しうる特性を
有しているものと言えないものである。

そこで、このような問題点を解決する方法として、特公
昭６１−２００８４号公報や特開昭５９１５２２６５号
公報などに示された磁器組成物が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらの公報に示された組成物によって
得られる特性としては、容量の温度特性が＋２５℃を基
準とした時、−５５℃〜＋１２５°Ｃの温度範囲では±
１５％あるいは±７．５％と非常に小さいが、１２５℃
を超えると容量変化率が著しく大きくなり、いずれの組
成系においても数十％にも達するという欠点があった。

そのため、高温下での使用には限界があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、容量の温度特性
が＋２５°Ｃを基準とした時、−５５℃〜＋１５０℃の
広い温度範囲にわたって容量温度特性が±１５％以内と
平坦で、かつ誘電損失が小さい、誘電体磁器組成物を提
供することである。

（課題を解決するための手段） この発明は、不純物としてのアルカリ金属酸化物の含有
量が０．０４重量％以下の（Ｂ　ａ　、−８Ｐｂｘ）ｙ
ＴｉＯ＋　　（ただし、ｘ＝０．０１〜００５、ｙ＝０
．９８〜１．０２）１００重量部に対し、Ｎｂ２Ｏ５を
０．２５〜３．５０重量部と、Ｎｄ２Ｏ３を０．２５〜
１．５０重量部と、ＺｎＯ’ｃ０．５０〜２．５０重量
部と、ＭｎＯ２を００６〜０．２５重量部と、Ｔａ２Ｏ
，を３．３０重量部以下と、ＣａＺｒ０．を６．３０重
量部以下含有した、誘電体磁器組成物である。

（作用） ＢａＴｉＯ３にＰｂＴｉ０：＋を固シ容させることによ
り、ＢａＴ　ｉ○３のキュリー点が高温側にシフ１−す
る。

（発明の効果） この発明によれば、＋２５“Ｃにおける容量を基準とし
た時、−５５℃〜−１５０°Ｃの広い温度範囲にわたっ
て容量温度特性が±１５％以内と平坦で、かつ誘電損失
が小さい、誘電体磁器組成物が得られる。また、このよ
うな平坦な温度特性であるにもかかわらず、その誘電率
は２０００以上と高い値を示している他、１２５０°Ｃ
以下という低い温度で焼結することが可能である。

したがって、従来の誘電体磁器組成物を用いた積層コン
デンサでは、容量の温度変化率が大きいために、使用不
可能であった自動車のエンジンルーム内、あるいは熱を
発生する電源回路等の高温下での使用の需要に対して応
えることができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう
。

（実施例） まず、原料として、アルカリ金属含有量が００１％以下
のＢ　ａ　Ｃ０３、アルカリ金属含有量が０．００１％
以下のｐｂｏおよびアルカリ金属含有量が０．００１％
以下のＴｉＯ２を準備し、これらの原料を表１に示すよ
うなＰ　ｂ　Ｔ　ｉ　０３置換比率になるように秤量し
て秤量物を得た。この秤量物をジルコニアボールを用い
たボールミルで１６時間湿式混合を行って混合物を得た
。

次いで、得られた混合物中の分散媒を暴発させた後、１
０００〜１１００℃で２時間保持して仮焼し、（ＢａＰ
ｂ）ＴｉＯ２の固溶体を得た。

そして、この（Ｂ　ａ　Ｐ　ｂ）　Ｔ　ｉ　０３の固溶
体と、Ｎｂ２Ｏ５，Ｎｄ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＭｎＯ２，Ｔ
ａ２０５およびＣａＺｒＯ３とを表に示した組成割合に
なるように秤量し、ジルコニアボールを用いたボールミ
ルにて１６時時間式混合を行った後、蒸発乾燥して混合
粉末を得た。

さらに、得られた混合粉末を酢酸ビニル系ノ＼インダに
て混練し、造粒した後、２ｔＯｎ／ｃＩＩＩの圧力で直
径１０ｎ２厚さ１１の円板状にプレス成型して成型体を
得た。その後、この成型体を電気炉にて、表２に示す焼
成温度で２時間焼成し、磁器を得た。

得られた磁器の両面に銀ペーストを塗布焼き付けして銀
電極を形成してコンデンサとし、室温での誘電率（ε）
、誘電損失（ｔａｒｚ５）、体積抵抗率（ρ）および容
量の温度変化率を測定した。

この場合、誘電率（ε）および誘電損失（ｔａｎδ）は
、温度２５℃２周波数１ｋ）ｌｚで測定した。

また、容量の温度変化率（ΔＣ／　Ｃｚｓ）については
、２５℃での容量（Ｃｐｓ）を基準として、−５５℃で
の温度変化率（八Ｃ−５ｓ　／　Ｃ２５）並びに＋１５
０℃での温度変化率（八Ｃ＋ｓｏ　／　Ｃ２５）と、＝
５５°Ｃ〜＋１５０℃の間における温度変化率が最大で
ある値の絶対値、いわゆる最大変化率（ΔＣ／　Ｃ２５
ｌ　、、、　）とを表２に示した。また、体積抵抗率（
ρ）については、２５°Ｃ，１ｋＨｚ、　　５００■印
加の条件下で、電圧印加１２０秒後の電流値より算出し
、その対数値を示した。

さらに、アルカリ金属酸化物の含有量に対する比較例と
して、試料番号２７および２８にアルカリ金属酸化物を
全体で０．０６重量％含んだ場合の結果について示した
。なお、表１および表２中の＊印を付した試料番号は、
この発明の範囲外のものである。

また、表１および表２に示したデータは、全て単板コン
デンサにおいて得られた結果であるが、同じ組成物をド
クターブレード法にてシート化してｆｌＩｉ化した積層
コンデンサにおいても、単板コンデンサと同様の特性が
得られる。

次に、この発明において、ｐｂＴｉｏ：＋の固溶割合、
　　（ＢａＰｂ）／Ｔｉモル比およびＮｂ２Ｏ５等の酸
化物の添加量の範囲を限定した理由を説明する。

すなわち、試料番号１のように、（Ｂａｄ−ＸＰｂ　Ｘ
）　ｙ　Ｔ　ｉ　Ｏ３において、Ｘが０．０１以下であ
れば、１５０℃での容量温度変化率が一１５％以下に大
きくはずれる。逆に、試料番号４のように、Ｘが０．０
５以上であれば、キュリー点での容量温度変化率が＋１
５％以上にはずれるためである。

また、試料番号２６のように、（Ｂａｐｂ）／Ｔｉモル
比ｙが１．０２より大きいと焼結性が悪くなり、緻密な
焼結体が得られない。逆に、試料番号２５のように、（
ＢａＰｂ）／Ｔｉモル比ｙが０．９８より小さいと過剰
のＴ　ｉ　Ｏｚが２次相を作り易く焼結性も落ちるため
である。

次に、添加物である酸化物の添加量の範囲を限定した理
由を説明する。

すなわち、Ｎｂ２Ｏ，について、その範囲を０２５〜３
．５０重量部としたのは、この組成範囲内では誘電率（
静電容量）と絶縁抵抗が大きくなるが、試料番号５のよ
うに、０．２５重量部未満では絶縁抵抗が小さくなり、
試料番号６のように、３．５０重量部を超えると誘電率
が低下する。

Ｎ　ｄ　２０３について、その範囲を０．２５〜１５０
重量部としたのは、この組成範囲内では焼結性が改善さ
れるが、試料番号８のように、０２５重量部未満では焼
結性が悪くなり、試料番号１１のように、１．５０重量
部を超えると誘電率の温度特性が悪くなる。

ＺｎＯについて、その範囲を０．５０−２．５０重量部
としたのは、この組成範囲内では焼結性が改善され、１
２００℃〜１２４０℃での焼結が可能になるとともに誘
電率の温度特性が平坦になるが、試料番号１２のように
、０．５０重量部未満では低温焼結が不可能となり、試
料番号１４のように、２．５０重量部を超えると誘電率
の低下現象が見られる。

ＭｎＯ２について、その組成を０．０６〜０゜２５重量
部としたのは、この組成範囲内では、誘電率（静電容量
）と絶縁抵抗とが大きくなるが、試料番号１５のように
、０．０６重量部未満になったり、試料番号１７のよう
に、０．２５重量部を超えると絶縁抵抗が低下すること
になる。

Ｔａ、Ｏ，は含有させることによって、焼結性が改善さ
れ、誘電率の温度特性が平坦になるが、試料番号２０の
ように、３．３０重量部を超えると誘電率が低下する傾
向になる。

ＣａＺｒＯ３は含有させることによって、誘電率が上昇
し、誘電率の温度特性が平坦になるが、試料番号２４の
ように、６．３０重量部を超えると焼結性が低下する。

さらに、アルカリ金属の含有量を０．０４重量％以下と
したのは、試料番号２７および２８のように、０．０４
重量％を超えると誘電率が２０００以下と低下するため
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 不純物としてのアルカリ金属酸化物の含有量が０．０４
   重量％以下の（Ｂａ＿１＿−＿ｘＰｂ＿ｘ）ｙＴｉＯ＿
   ３（ただし、ｘ＝０．０１〜０．０５、ｙ＝０．９８〜
   １．０２）１００重量部に対し、 Ｎｂ＿２Ｏ＿５を０．２５〜３．５０重量部、 Ｎｄ＿２Ｏ＿３を０．２５〜１．５０重量部、 ＺｎＯを０．５０〜２．５０重量部、 ＭｎＯ＿２を０．０６〜０．２５重量部、 Ｔａ＿２Ｏ＿５を３．３０重量部以下、 およびＣａＺｒＯ＿３を６．３０重量部以下含有した、
   誘電体磁器組成物。